流体力学 0引言

流体力学

FluidDynamics主讲：朱智莹讲师关于本课程授课内容第一章、绪论第二章、流体静力学第三章、流体运动学第四章、流体动力学第五章、量纲分析与相似原理第六章、粘性流体动力学基础第七章、压力管路孔口和管嘴出流第八章、理想不可压缩流体平面流动第九章、非牛顿流体流体力学的发展简况●4000多年前的“大禹治水”的故事——顺水之性，治水须引导和疏通。●秦朝在公元前256—公元前210年修建了我国历史上的三大水利工程（都江堰、郑国渠、灵渠）●西汉时的计时工具“铜壶滴漏”——孔口出流。●翻车，是一种刮板式连续提水机械，是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。

在我国，水利事业的历史十分悠久:●隋朝（公元587—610年）完成的南北大运河●隋朝工匠李春在冀中洨河修建（公元605—617年）的赵州石拱桥——拱背的4个小拱，既减压主拱的负载，又可宣泄洪水。●清朝雍正年间，何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。公元前2280年中国的大禹治水中国四川都江堰水利工程铜壶滴漏给水壶受水壶刻剑（浮标）稳压滴漏壶水车公元前3世纪阿基米德浮力定律。

其《流体静力学》和《论浮体》是人类最早的流体力学专著。阿基米德（Archimedes287-212B.C.希腊)

他第一个阐明了相对密度的概念，发现了各种不同的物体有不同的比重——比重原理；

发现了流体静力学的基本原理——浮力定律。

他证明了任何一种液体的液面，在静止时与地球表面呈同一曲面，此曲面的中心即地心。15世纪末和16世纪初著名物理学家和艺术家列奥德·达·芬奇在米兰附近设计建造了一个小的水渠，系统地研究沉浮、孔口出流、物体的运动阻力等问题，促进了这一时期水力学和流体力学的发展。

达·芬奇是湍流研究、钝体绕流研究的先驱，是开创者。

17世纪帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。

他发现帕斯卡定律，即：由于液体的流动性，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。Newton（1642-1727）他在《原理》一书中讨论了流体的阻力、波浪运动等问题，有了与近代较接近的流体力学理论。伯努利（D.Bernouli1700－1782，瑞士）1738年在其《流体动力学》一书中最早引用流体力学的名字。该书首先建立了流体位置高度、压强和动能之间的普遍关系——伯努利方程。

他可称为理论流体力学奠基人，1755年在其《流体运动的一般原理》一书中提出了速度势的概念，建立了连续性方程和理想流体运动微分方程，并将其应用于人体的血液流动。欧拉（L.Euler,1707-1783,瑞士）

在前人的基础上进一步发展了流体力学的解析方法，严格地论证了速度势的存在，并提出了流函数的概念，运用这些概念可将复杂的流体力学问题转化为纯数学问题。拉格朗日（Lagrange,1736-1813）19世纪末，理论与实验流体力学开始结合雷诺（O.Reynolds，1842－1912，爱尔兰）发现了两种流动状态。层流湍流纳维（L.Navier）和斯托克斯（G.Stokes）建立了粘性流体运动方程。

（纳维（L.Navier):1785－1836，法国）

（斯托克斯（G.Stokes）1819－1903，英国）

现代意义上的流体力学形成于20世纪初。

以普朗特（L.Prandtl，1875－1953，德国）边界层理论为标志。我国科学家在近代流体力学上的贡献：钱学森在空气动力学方面的新理论周培源紊流理论吴仲华翼栅的三元流理论为什么学习流体力学汽车阻力汽车发明于19世纪末。

当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自车前部对空气的撞击。因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车。箱型车的阻力系数CD很大，约0.8。

空气阻力系数:又称风阻系数，是计算汽车空气阻力的一个重要系数。它是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数,用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。空气阻力是汽车行驶时所遇到最大的也是最重要的外力。

风洞就是用来产生人造气流(人造风)的管道。

实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。

20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理，改进了汽车的尾部形状，出现了甲壳虫型，阻力系数下降至0.6。

50～60年代又改进为船型，阻力系数为0.45。

80年代经风洞实验系统研究后，进一步改进为鱼型，阻力系数为0.3。后来又出现楔型，阻力系数为0.2。90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。生活小贴士——请不要越过安全线如何学好流体力学1.掌握从一般到特殊的学习方法1.掌握从一般到特殊的学习方法;2.在掌握“三基”上下功夫;3.认真听课，适当记笔记;

4.作好预习，有准备地听课;